RU2664939C2 - Ионообменные материалы, селективные к стронцию и цезию - Google Patents
Ионообменные материалы, селективные к стронцию и цезию Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664939C2 RU2664939C2 RU2015133020A RU2015133020A RU2664939C2 RU 2664939 C2 RU2664939 C2 RU 2664939C2 RU 2015133020 A RU2015133020 A RU 2015133020A RU 2015133020 A RU2015133020 A RU 2015133020A RU 2664939 C2 RU2664939 C2 RU 2664939C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- strontium
- cations
- radionuclides
- sodium
- Prior art date
Links
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- -1 strontium cations Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 13
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- GNKTZDSRQHMHLZ-UHFFFAOYSA-N [Si].[Si].[Si].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti] Chemical compound [Si].[Si].[Si].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti] GNKTZDSRQHMHLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 5
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 27
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 20
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 13
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 13
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 4
- 239000002352 surface water Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 claims description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 claims description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 31
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 16
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 11
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 10
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 7
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 101100065719 Drosophila melanogaster Ets98B gene Proteins 0.000 description 6
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ti] Chemical compound [Si].[Ti] UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910001515 alkali metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N dichloridooxygen Chemical compound ClOCl RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003295 industrial effluent Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/2803—Sorbents comprising a binder, e.g. for forming aggregated, agglomerated or granulated products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28047—Gels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
- B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
- B01J20/28071—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being less than 0.5 ml/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/08—Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/14—Base exchange silicates, e.g. zeolites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/10—Processing by flocculation
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/006—Radioactive compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ионообменным материалам, способным удалять радионуклиды из воды. Способ селективного удаления радионуклидов стронция из водного потока, содержащего катионы стронция и по меньшей мере один из катионов натрия, калия, кальция или магния, заключается в приведении водного потока в контакт с аморфным силикатом титана, который получают в результате контактирования раствора растворимой соли титана с силикатом натрия и достаточным количеством щелочи при интенсивном перемешивании. Изобретение обеспечивает эффективное и экономически выгодное удаление радионуклидов стронция из водных потоков. 13 з.п. ф-лы, 7 табл., 5 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к новым ионообменным материалам, способным удалять радионуклиды из воды, в том числе морской воды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Использование ионитов, как органических, так и неорганических, в том числе кристаллических цеолитных молекулярных сит, для удаления некоторых металлов из водных растворов общеизвестно в данной области, и патент и техническая литература содержит несколько примеров таких методов. Хотя молекулярные сита, как правило, эффективно удаляют некоторые катионы, тем не менее в случае, когда в водном растворе присутствуют конкурирующие катионы, молекулярное сито будет нормально функционировать до того момента, при котором металл, требующий эффективного удаления, занимает некоторую часть ионных сайтов в указанном цеолите. После этого цеолит необходимо либо утилизировать, либо регенерировать.
Очень практичное применение вышеуказанная техника нашла в индустрии, связанной со смягчением воды в домашних условиях, при котором иониты органического или неорганического типа приводят в контакт с водой до тех пор, пока ионы кальция и магния, которые неотъемлемо присутствуют в большинстве источников минеральной воды, не заменят ион, изначально связанный с ионитом, обычно натрий. После этого ионит должен быть регенерирован, и это обычно осуществляется путем обратной промывки или иным образом за счет контакта ионита с раствором катиона, отличающегося от того, который был удален из воды, т.е. обычно натрия в виде хлорида натрия. Натрий замещает кальций/магний в отработанном ионите, и цикл можно начать заново.
При оценке свойств подходящего ионита вполне очевидно, что среда, в которой он работает, удаляя нежелательный металл или металлы, имеет крайне большое значение, и восприимчивость ионита к конкурирующим ионам имеет первостепенное значение для обеспечения именно работающего на практике ионита, а не такого, который интересен лишь с научной точки зрения.
Так, например, в промышленных процессах, в которых тяжелые металлы присутствуют в загрязненных водных растворов, такие тяжелые металлы в воде обычно не присутствуют сами по себе, поскольку вода содержит и другие ионы, в частности кальций и магний. Таким образом, чтобы найти практическое применение при контакте с потоками промышленных отходов, содержащих тяжелые металлы, иониту требуется достаточная селективность по отношению к тяжелым металлам по сравнению с магнием или кальцием, которые конкурируют за его ионообменные сайты.
US 5053139 раскрывает, что определенные аморфные гели силикатов титана и олова демонстрируют замечательные темпы поглощения таких тяжелых металлов, как свинец, кадмий, цинк, хром и ртуть, которые на порядок выше, чем у ранее известных абсорбентов или ионитов в условиях, которые включают присутствие конкурирующих ионов, таких как кальций и магний. Сочетание чрезвычайной селективности к свинцу, емкости и темпов поглощения позволяет таким материалам очищать от свинца водные потоки с минимальным временем контакта, что позволяет напрямую эксплуатировать их в фильтрах для очистки воды, будь то вода из-под крана или вода сомнительного происхождения, или в общедомовых устройствах. Несмотря на то, что этот патент относится к способу удаления тяжелых металлов из водных растворов, содержащих конкурирующие ионы, такие как кальций и/или магний с использованием аморфного силиката титана или олова, в нем не содержится никакой информации относительно селективного удаления ионов групп I или II, таких как цезий или стронций, из водных потоков, содержащих конкурирующие ионы.
Повсеместно в атомной промышленности присутствует множество водных потоков, содержащих радиоактивные ионы, такие как стронций и цезий, которые должны быть удалены перед утилизацией жидкости. Ионный обмен является идеальной технологией для удаления таких ионов. Тем не менее, эти потоки обычно содержат нерадиоактивные конкурирующие катионы, которые обусловливают неэффективность большинства ионообменных материалов вследствие их ограниченной селективности. Существует множество различных потоков, содержащих разные уровни различных конкурирующих ионов. Например, в районе Фукусимы, Япония, присутствует, как известно, большое количество воды, содержащей радиоактивный стронций и цезий, и притом с существенными уровнями морской воды, что было вызвано цунами 2011 года. Многие усилия направлялись на попытки извлечения радионуклидов в условиях такой среды с конкурирующими ионами.
В качестве другого примера высокого содержания конкурирующих ионов можно привести высокоактивные ядерные отходы. Соответствующие решения, предлагаемые материалы и методы испытаний рассматриваются в обзоре Hobbs, D.Т., et al "Strontium and Actinide Separations from High Level Nuclear Waste Solutions Using Monosodium Titanate 1. Simulant Testing", Separation Science and Technology, 40:3093-3111, 2005. В данном обзоре раскрывается, что мононатриевый титанат (MST), NaTi2O5⋅xH2O, аморфное белое твердое вещество, обладает высокой селективностью по отношению ко многим металлическим ионам, как в кислых, так и щелочных растворах отходов, в том числе содержащих стронций и некоторые актиноиды. Специалистам в данной области хорошо известно использование специализированных и очень дорогих мононатриевых титанатов (MST) и кристаллических титаносиликатов (CST) для очистки рассматриваемых потоков.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к аморфным и кристаллическим титаносиликатным материалам, которые обладают неожиданной селективностью в отношении цезия и стронция, особенно в присутствии высоких уровней конкурирующих ионов. Титаносиликаты согласно настоящему изобретению демонстрируют неожиданную высокую избирательность в присутствии таких конкурирующих катионов, как натрий, кальций, магний и калий, т.е. тех, что присутствуют в морской воде.
Титаносиликаты согласно настоящему изобретению представляют собой то, что, как ожидается, будет экономически более эффективной альтернативой специализированным MST материалам, упомянутым выше, при сопоставимой производительности. Кроме того, аморфные титаносиликаты согласно данному изобретению могут быть изготовлены в агломерированной форме без необходимости связующего, что обеспечивает значительные преимущества по сравнению с материалами MST и CST, которые производятся в виде порошка и должны быть агломерированы с помощью связующего, например согласно сведениям из Hobbs, D.Т. "Properties and Uses of Sodium Titanates and Peroxotitanates", Journal of the South Carolina Academy of Science, 2011, 9(1). Еще одно преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что такие неорганические материалы могут быть остеклованы, что делает их пригодными для долговременного захоронения радиоактивных ядерных отходов. Органические ионообменные смолы, например, не обладают такими преимуществами. Кроме того, высокое содержание титана в MST обусловливает более затруднительное стеклование этого материала по сравнению с материалом по настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было обнаружено, что некоторые аморфные и кристаллические силикаты титана превосходно подходят для удаления радионуклидов из воды в присутствии конкурирующих ионов, обычно имеющихся в морской воде. Более конкретно, двух- и трехвалентные радионуклиды могут быть удалены из загрязненных водных потоков, таких как морская вода, поверхностные воды и грунтовые воды, которые содержат нерадиоактивные катионы групп I и II. Удаление цезия и стронция в присутствии конкурирующих ионов легко достигается посредством силикатов титана.
Несмотря на то, что силикатные гели уже давно известны в данной области в качестве полезного средства для широкого круга применений, включая применение в качестве ионитов, и известность того, что некоторые силикатные гели являются настолько необычными, что они могут также эффективно удалять свинец с очень высокой скоростью, как описано в US 5053139, применение титановых силикатов для удаления из морской воды радионуклидов, таких как цезий и стронций, не было известно.
Аморфные силикаты титана, используемые в новом способе согласно данному изобретению, представляют собой силикаты титана, которые предпочтительно характеризуются соотношением кремний : титан, составляющим от 2:1 до 0,5:1, и наиболее предпочтительно от 1,5:1 до 1,2:1.
Силикаты титана, используемые в новом способе согласно изобретению, получают путем простого приведения в контакт раствора растворимой соли титана, такой как хлорид, бромид, оксихлорид и т.д., с раствором силиката натрия и достаточного количества щелочи при интенсивном перемешивании.
PH раствора должен находиться между 4 и 9, предпочтительно между 7 и 8, и если это не так, то pH доводят разбавленной HCl или любой другой кислотой или разбавленным раствором гидроксида натрия. Затем образец промывают от соли и сушат. Сушку, как правило, проводят при температуре около 70°C в течение от 24 до 48 часов, хотя температура и время сушки не являются критическими.
Первоначально аморфные силикаты титана образуются в виде осажденного геля. Гель может быть использован в том виде, как он изготовлен, т.е. обычно в виде натриевой формы, или в форме других щелочных или щелочно-земельных металлов, а также в водородной форме. Гель промывают, а затем сушат; высушенный гель стабилен в воде. Если гель сушат с помощью распылительной сушки, то материал образует порошок. Если гель сушат в лотках, образуется камневидный материал, который напоминает сухую глину с усадочными трещинами. Камневидный материал измельчают для получения гранул или растрескивают за счет гидростатического давления. Аморфная структура этих титановых силикатов может быть подтверждена рентгеновской порошковой дифрактограммой; признаки кристаллического вещества не будут наблюдаться.
Настоящее изобретение также включает в себя стабильные цеолитные молекулярные сита на основе кристаллического силиката титана, которые имеют размер пор около 
и мольное соотношение диоксид титана / диоксид кремния в диапазоне от 1,0 до 10. Эти материалы известны как ETS-4 и описаны в US 4938939. В ETS-4 силикаты титана имеют определенную картину рентгеновской дифракции в отличие от других цеолитных молекулярных сит и могут быть идентифицированы на основе мольных соотношений оксидов следующим образом:
1,0±0,25 M2/nO:TiO2:ySiO2:zH2O
где M представляет собой по меньшей мере один катион, имеющий валентность n, y составляет от 1,0 до 10,0, и z - от 0 до 100. В предпочтительном варианте M представляет собой смесь катионов щелочных металлов, в частности натрий и калий, и y составляет по меньшей мере 2,5 и до приблизительно 5.
Представители цеолитных молекулярных сит ETS имеют упорядоченную кристаллическую структуру, и на рентгеновской порошковой дифрактограмме присутствуют следующие значимые линии:
В этой таблице:
VS=50-100
S=30-70
М=15-50
W=5-30
Цеолитные молекулярные сита ETS-4 могут быть получены из реакционной смеси, содержащей источник титана, такой как тетрахлорид титана, источник кремния, щелочной агент, такой как гидроксид щелочного металла, воду и, необязательно, фторид щелочного металла; имеющей состав, характеризующийся мольными соотношениями следующих диапазонов.
где M означает катионы с валентностью n, полученные из гидроксида щелочного металла и фторида калия и/или солей щелочных металлов, используемых для получения силиката титана в соответствии с настоящим изобретением. Реакционную смесь нагревают до температуры от приблизительно 100°C до 300°C в течение периода времени от примерно 8 часов до 40 дней или более. Гидротермальную реакцию проводят до получения кристаллов, и полученный кристаллический продукт затем отделяют от реакционной смеси, охлаждают до комнатной температуры, фильтруют и промывают водой. Реакционную смесь можно перемешивать, хотя это не обязательно. Было обнаружено, что перемешивание не является необходимым при использовании гелей, но может быть использовано. При использовании источников титана, которые являются твердыми веществами, перемешивание полезно. Предпочтительный диапазон температур составляет от 100°C до 175°C при продолжительности от 12 ч до 15 сут. Кристаллизацию проводят в непрерывном или периодическом режиме при автогенном давлении в автоклаве или в реакторе типа "статической бомбы". После стадии промывки водой, кристаллический ETS-4 сушат при температуре от 100 до 400°F (приблизительно от 38 до 204°C) в течение периода времени вплоть до 30 ч.
Материал ETS-4 синтезируют в виде порошка, обычно в виде суспензии различных частиц размером в диапазоне микрона. Чтобы использовать этот материал в уплотненном виде, требуется агломерация ETS-4 со связующим, как, например, описано в US 4938939.
По не вполне понятным причинам, как было обнаружено, иониты, имеющие необыкновенную селективность, емкость и скорость ионообмена, могут быть получены путем осаждения гидратированных оксидов металлов, где мольное отношение кремния к титану составляет от 1:4 до 1,9:1. Предпочтительные мольные соотношения были изложены выше.
В целом, титановые силикаты, которые используются в новом способе согласно настоящему изобретению, имеют совокупный объем десорбции пор в кубических сантиметрах на грамм в диапазоне от примерно 0,03 до примерно 0,25. Совокупный объем десорбции пор определяется по методу, описанному в US 5053139.
Несмотря на то, что титановые силикаты являются предпочтительными, считается, что силикаты олова также могут быть использованы для удаления радионуклидов из водных потоков, содержащих конкурирующие ионы. Гели силиката олова могут быть получены, как упоминалось выше, путем приведения раствора растворимой соли олова, такой как хлорид, бромид, оксихлорид и т.д., в контакт с раствором силиката натрия и достаточным количеством щелочи при интенсивном перемешивании.
Силикаты титана и силикаты олова согласно настоящему изобретению способны удалять катионы радионуклидов из водных потоков, содержащих значительные количества конкурирующих катионов. Таким образом, настоящее изобретение применимо для удаления таких катионов из природных поверхностных и грунтовых вод, например для очистки питьевой воды, а также для восстановления природных источников воды, которые стали загрязненными. В частности, изобретение позволяет удалять загрязнения радионуклидными катионами из природных водных источников, которые стали загрязненными под воздействием промышленных стоков или случайной утечки таких материалов с промышленных производств. Особенно актуальным было бы удаление таких радионуклидных катионов из потоков промышленных процессов, таких как, например, воды бассейна охлаждения ядерного топлива ядерного реактора, используемого для производства электроэнергии, а также атомных электростанций, которые были затоплены морской водой, например как в случае недавнего цунами, обрушившегося на Японию несколько лет назад, или других потоков промышленных процессов.
В целом, силикаты по настоящему изобретению способны удалять катионы радионуклидов, включая, но не ограничиваясь этим, цезия и стронция из водных систем, которые содержат по меньшей мере в 10 раз большие эквивалентные количества катионов, отличающихся от радионуклидов. Такие другие катионы включают катионы металлов группы I и группы II, такие как натрий, калий, кальций и магний. Изобретение также полезно в удалении радионуклидных катионов из водных систем, в которых водный поток содержит по меньшей мере в 100 раз большие эквивалентные количества легких катионов металлов группы I и группы II, и даже когда такие водные потоки содержат по меньшей мере в 1000 раз большие эквивалентные количества конкурирующих катионов группы I и группы II по отношению к катионам радионуклидов.
ПРИМЕР 1
Два литра 1,5 M раствора хлорида титана (раствор A) получали добавлением 569,11 г TiCl4 к деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 2 л. Два литра 1,5 M раствора силиката натрия (раствор Б) получали растворением 638,2 г Na2SiO3⋅5H2O в достаточном количестве 3 M NaOH, чтобы получить 2 л. Раствор В добавляли к раствору А со скоростью 16 см3/мин при чрезвычайно интенсивном перемешивании. После завершения добавления, смесь продолжили перемешивать в течение дополнительных 15 мин. pH раствора должен находиться между 7,5 и 7,9; в ином случае pH доводили раствором HCl или раствором NaOH. Затем образец выдерживали в течение часа. После выдерживания воду над гелем декантировали. Затем образец фильтровали, промывали 1 л деионизированной воды на литр геля, ресуспендировали в 4-6 л деионизированной воды, фильтровали и, наконец, вновь промывали 2 л воды на литр геля. Затем образец сушили при 100°C в течение 24-48 часов.
Гель, полученный этим методом, имеет соотношение кремний : титан приблизительно 1:1 и площадь поверхности примерно 295 м2/г. После сушки крупные частицы геля измельчают на мелкие частицы размером преимущественно 20-60 меш. Затем частицы подвергают ионообменному тестированию. При измерении распределения размеров пор по десорбции азота оказалось, что средний радиус пор составляет 
. Совокупный объем пор десорбции данного образца оказался 0,148 см3/г.
ПРИМЕР 2
Раствор получен из химически чистых реагентов и деионизированной дистиллированной воды в соответствии с таблицей 3, представляющей сводный состав модельного раствора высокорадиоактивных отходов, используемого для оценки силиката титана согласно настоящему изобретению. Заданное количество 5,2 ppm (миллионные доли) нерадиоактивного стронция было добавлено к раствору, описанному в таблице 3. 2,5 Миллиграмма титаносиликата, полученного в примере 1, добавили к 25 мл модельного раствора и доводили до равновесного состояния при перемешивании в течение 40 ч при комнатной температуре. После уравновешивания раствор фильтровали через нейлонный мембранный фильтр с размером пор 0,45 мкм для удаления остаточных твердых частиц. Уровни стронция были эффективно уменьшены до следующих концентраций в серии из шести отдельных экспериментов, описанных в этом примере: 1,7 ppm, 1,5 ppm, 1,5 ppm, 1,4 ppm, 1,4 ppm и 1,5 ppm.
ПРИМЕР 3
Пять галлонов искусственного раствора с концентрацией, соответствующей 30%-й обычной морской воде, получали растворением ингредиентов, представленных в таблице 4:
Клиноптилолит и цеолит 4A, представляющие собой цеолиты с общеизвестной селективностью к тяжелым катионам, сравнили с титаносиликатом из примера 1. По 20 г 30%-го раствора морской воды добавили в три колбы Эрленмейера объемом 250 мл. К каждому раствору добавили 2 г каждого ионообменного образца. Второй набор из трех колб был получен с использованием 50 г раствора и 0,5 г каждого образца, третий набор - с использованием 200 г раствора и 0,2 г каждого образца. Таким образом, девять образцов соответствовали соотношениям, приведенным в таблице 5. Колбы вручную встряхивали несколько раз в сутки, и доводили до равновесного состояния в течение 4210 минут. Аликвоты каждого законченного раствора отбирали с помощью шприца с микронным фильтром и анализировали катионы, присутствовавшие в исходном растворе. Результаты представлены в таблице 5 и явно демонстрируют превосходную производительность титаносиликата при удалении стронция.
ПРИМЕР 4
В коммерческой практике ионообменные материалы в основном используются в динамических поточных системах для повышения производительности и с точки зрения целесообразности. Эти системы требуют стабильные в воде агломераты, чтобы обеспечить приемлемое динамическое падение давления. В таких системах обрабатываемый поток, представляющий собой различные фронты массопереноса, движущиеся через слой материала, меняет свой состав во времени. Ионы с низкой селективностью выходят из слоя первыми, а затем последовательно выходят ионы с более высокой селективностью. Исходный раствор морской воды из примера 3 дополнительно был разбавлен деионизированной водой в соотношении 11:1 (вода раствор). 10 грамм титаносиликата из примера 1 помещали в стеклянную колонку с внутренним диаметром 11 мм и наполняли инертной стекловатой с обеих сторон от слоя. Разбавленный раствор пропускают через колонку со средней скоростью 1,74 мл/мин. Выходной поток контролировали в разное время и анализировали присутствие ионов в маточном растворе. Результаты в таблице 6 ясно показывают, что селективность к стронцию на несколько порядков больше, чем для конкурирующих ионов натрия, магния, кальция и калия.
ПРИМЕР 5
Для дополнительной демонстрации преимуществ настоящего изобретения по сравнению с современными технологиями, эксперимент из примера 4 был повторен с использованием стандартного гранулированного цеолита типа 4А, поставляемого компанией BASF под обозначением 4А BF. Результаты теста динамического прорыва показаны в таблице 7. Появление стронция в выходящем потоке (также называемое прорыв) почти немедленное и гораздо более раннее, чем в примере 4, несмотря на то, что этот цеолит имеет более чем в два раза большую ионообменную емкость, чем титаносиликат.
Claims (14)
1. Способ селективного удаления радионуклидов стронция из водного потока, содержащего катионы стронция и по меньшей мере один из катионов натрия, калия, кальция или магния, при котором указанный водный поток приводят в контакт с аморфным силикатом титана, причем аморфный силикат титана получают путем приведения в контакт раствора растворимой соли титана с силикатом натрия и достаточным количеством щелочи при интенсивном перемешивании и селективно удаляют часть катионов стронция из водного потока путем ионного обмена ионов натрия на аморфном силикате титана для катионов стронция в водном потоке вследствие контактирования водного потока с аморфным силикатом титана.
2. Способ по п. 1, где силикат титана имеет соотношение Si : Ti, составляющее от 2:1 до 0,5:1.
3. Способ по п. 2, где указанное соотношение Si : Ti составляет от 1,5:1 до 0,9:1.
4. Способ по п. 1, где указанный аморфный силикат присутствует в форме гранул, свободных от связующего.
5. Способ по п. 1, где указанный водный поток включает морскую воду.
6. Способ по п. 1, где указанный водный поток включает поверхностную или грунтовую воду.
7. Способ по п. 6, где указанный водный поток очищают с целью получения питьевой воды или для восстановления водных потоков, которые были загрязнены указанными радионуклидами.
8. Способ по п. 1, дополнительно включающий селективное удаление радионуклидов цезия.
9. Способ по п. 1, где указанный водный поток представляет собой поток из бассейна охлаждения ядерного топлива или поток из затопленной морской водой атомной электростанции, вырабатывающей электроэнергию.
10. Способ по п. 1, где водный поток содержит по меньшей мере в 10 раз большие эквивалентные количества по меньшей мере одного из катионов натрия, калия, кальция или магния по сравнению с указанными радионуклидами стронция.
11. Способ по п. 1, где водный поток содержит по меньшей мере в 100 раз большие эквивалентные количества по меньшей мере одного из катионов натрия, калия, кальция или магния по сравнению с указанными радионуклидами стронция.
12. Способ по п. 1, где водный поток содержит по меньшей мере в 1000 раз большие эквивалентные количества по меньшей мере одного из катионов натрия, калия, кальция или магния по сравнению с указанными радионуклидами стронция.
13. Способ по п. 10, где указанный водный поток включает морскую воду.
14. Способ по п. 10, где указанный водный поток включает поверхностную или грунтовую воду.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201361750557P | 2013-01-09 | 2013-01-09 | |
| US61/750,557 | 2013-01-09 | ||
| PCT/US2014/010444 WO2014110014A1 (en) | 2013-01-09 | 2014-01-07 | Strontium and cesium specific ion-exchange media |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015133020A RU2015133020A (ru) | 2017-02-14 |
| RU2664939C2 true RU2664939C2 (ru) | 2018-08-23 |
Family
ID=51060182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015133020A RU2664939C2 (ru) | 2013-01-09 | 2014-01-07 | Ионообменные материалы, селективные к стронцию и цезию |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9744518B2 (ru) |
| EP (1) | EP2943441A4 (ru) |
| JP (1) | JP6618803B2 (ru) |
| KR (1) | KR20150105392A (ru) |
| CN (2) | CN109908858A (ru) |
| BR (1) | BR112015016324A2 (ru) |
| CA (1) | CA2896971A1 (ru) |
| MX (1) | MX2015008682A (ru) |
| RU (1) | RU2664939C2 (ru) |
| SG (1) | SG11201504720QA (ru) |
| WO (1) | WO2014110014A1 (ru) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6407087B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-10-17 | 株式会社クボタ | 複合イオン交換体並びにそれを備えたイオン吸着装置及び水処理システム |
| WO2017015318A1 (en) * | 2015-07-20 | 2017-01-26 | Basf Corporation | Mesoporous titanosilicates and uses thereof |
| KR20170022522A (ko) | 2015-08-21 | 2017-03-02 | 안동대학교 산학협력단 | 드롭방식을 이용한 티타노실리케이트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 티타노실리케이트계 흡착제 |
| KR20180032337A (ko) * | 2016-09-22 | 2018-03-30 | 안동대학교 산학협력단 | 4가 양이온이 도입된 티타노실리케이트계 흡착제 |
| US20200131052A1 (en) * | 2017-06-29 | 2020-04-30 | Solenis Technologies Cayman, L.P. | Water stable granules and tablets |
| KR102035801B1 (ko) * | 2017-10-19 | 2019-10-24 | 한국과학기술원 | 세슘과 스트론튬의 동시 흡착을 위한 나트륨과 칼륨을 포함하는 티타늄실리케이트 흡착제 및 그 제조방법 |
| JP2020018971A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | Dic株式会社 | 吸着材造粒体、吸着材造粒体の製造方法、及び放射性ストロンチウムを含む水溶液の浄化方法 |
| CN110293001A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-01 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 一种水溶液中铷、铯的沉淀浮选分离体系及其应用 |
| US11577014B2 (en) | 2019-07-09 | 2023-02-14 | Uop Llc | Process for removing strontium ions from bodily fluids using metallate ion exchange compositions |
| WO2021091816A1 (en) * | 2019-11-04 | 2021-05-14 | Basf Corporation | Porous aluminosilicate compositions for contaminant metal removal in water treatment |
| WO2023215755A2 (en) * | 2022-05-03 | 2023-11-09 | Graver Technologies Llc | Sorbent for removal of ions from liquid streams and method of making the same |
| CN117732423B (zh) * | 2023-12-27 | 2024-10-11 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种钴、锶选择性吸附试剂材料的制备方法、应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4764284A (en) * | 1983-10-17 | 1988-08-16 | Dhv Raadgevend Ingenieursbureau B.V. | Process for removing of heavy metal from water in particular from waste water |
| US5053139A (en) * | 1990-12-04 | 1991-10-01 | Engelhard Corporation | Removal of heavy metals, especially lead, from aqueous systems containing competing ions utilizing amorphous tin and titanium silicates |
| US6340433B1 (en) * | 2000-09-15 | 2002-01-22 | Engelhard Corporation | Water purification using titanium silicate membranes |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1074037A (en) * | 1964-08-07 | 1967-06-28 | Yissum Res Dev Co | Improvements in or relating to cation exchangers |
| US5110571A (en) | 1987-09-01 | 1992-05-05 | Exxon Research And Engineering Company | Stannosilicates and preparation thereof (C-2417) |
| CA1329696C (en) * | 1987-09-01 | 1994-05-24 | Exxon Research & Engineering Company | Stannosilicates and preparation thereof |
| US4938939A (en) | 1987-09-08 | 1990-07-03 | Engelhard Corporation | Preparation of small-pored crystalline titanium molecular sieve zeolites |
| US5989434A (en) * | 1997-10-31 | 1999-11-23 | 3M Innovative Properties Company | Method for removing metal ions from solution with titanate sorbents |
| CN1150976C (zh) | 2002-01-14 | 2004-05-26 | 华南理工大学 | 高吸咐性能硅酸钛吸咐剂的制备方法及其应用 |
| US6974563B2 (en) | 2002-06-18 | 2005-12-13 | Lynntech, Inc. | Ion exchange materials for the separation of 90Y from 90SR |
| US20070243129A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-10-18 | Bell Valerie A | Exchange cation selection in ETS-4 to control adsorption strength and effective pore diameter |
| US8147696B1 (en) | 2006-09-19 | 2012-04-03 | Pandya Ken V | High-efficiency water-softening process |
| US9208915B2 (en) * | 2010-10-06 | 2015-12-08 | Electric Power Research Institute, Inc. | Ion exchange regeneration and nuclide specific selective processes |
| TWI647178B (zh) | 2013-04-17 | 2019-01-11 | 美商巴斯夫公司 | 第４族金屬矽酸鹽的製備方法及其用途 |
-
2014
- 2014-01-07 WO PCT/US2014/010444 patent/WO2014110014A1/en active Application Filing
- 2014-01-07 SG SG11201504720QA patent/SG11201504720QA/en unknown
- 2014-01-07 KR KR1020157021083A patent/KR20150105392A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-01-07 BR BR112015016324A patent/BR112015016324A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2014-01-07 CN CN201910185953.2A patent/CN109908858A/zh active Pending
- 2014-01-07 MX MX2015008682A patent/MX2015008682A/es unknown
- 2014-01-07 EP EP14738180.0A patent/EP2943441A4/en not_active Withdrawn
- 2014-01-07 CA CA2896971A patent/CA2896971A1/en not_active Abandoned
- 2014-01-07 CN CN201480004252.XA patent/CN104903253A/zh active Pending
- 2014-01-07 JP JP2015552727A patent/JP6618803B2/ja active Active
- 2014-01-07 RU RU2015133020A patent/RU2664939C2/ru active
- 2014-01-07 US US14/148,929 patent/US9744518B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4764284A (en) * | 1983-10-17 | 1988-08-16 | Dhv Raadgevend Ingenieursbureau B.V. | Process for removing of heavy metal from water in particular from waste water |
| US5053139A (en) * | 1990-12-04 | 1991-10-01 | Engelhard Corporation | Removal of heavy metals, especially lead, from aqueous systems containing competing ions utilizing amorphous tin and titanium silicates |
| US6340433B1 (en) * | 2000-09-15 | 2002-01-22 | Engelhard Corporation | Water purification using titanium silicate membranes |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A. CLEARFIELD et al, CESIUM AND STRONTIUM SPECIFIC EXCHANGERS FOR NUCLEAR WASTE EFFLUENT REMEDIATION, FINAL REPORT, DOE/ER/14689, September 2000. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX2015008682A (es) | 2016-04-28 |
| US20140190892A1 (en) | 2014-07-10 |
| WO2014110014A1 (en) | 2014-07-17 |
| KR20150105392A (ko) | 2015-09-16 |
| CA2896971A1 (en) | 2014-07-17 |
| CN109908858A (zh) | 2019-06-21 |
| JP2016504597A (ja) | 2016-02-12 |
| BR112015016324A2 (pt) | 2017-07-11 |
| JP6618803B2 (ja) | 2019-12-11 |
| SG11201504720QA (en) | 2015-07-30 |
| RU2015133020A (ru) | 2017-02-14 |
| EP2943441A1 (en) | 2015-11-18 |
| CN104903253A (zh) | 2015-09-09 |
| EP2943441A4 (en) | 2016-10-05 |
| US9744518B2 (en) | 2017-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2664939C2 (ru) | Ионообменные материалы, селективные к стронцию и цезию | |
| Figueiredo et al. | Inorganic ion exchangers for cesium removal from radioactive wastewater | |
| Fang et al. | Removal of Cs+, Sr2+, and Co2+ ions from the mixture of organics and suspended solids aqueous solutions by zeolites | |
| US3723308A (en) | Process for removal of ammonia from waste water streams | |
| JP5734807B2 (ja) | 放射性セシウム及び放射性ストロンチウム含有物質の処理方法 | |
| US4659512A (en) | Fixation of dissolved metal species with a complexing agent | |
| Pansini | Natural zeolites as cation exchangers for environmental protection | |
| Reardon et al. | A limestone reactor for fluoride removal from wastewaters | |
| Egorin et al. | Investigation of Sr uptake by birnessite-type sorbents from seawater | |
| JPH06504714A (ja) | 非晶質の錫およびチタンケイ酸塩を用いた競合イオン含有水系からの重金属、特に鉛除去 | |
| Zhang et al. | Investigation of radionuclide 63 Ni (II) sorption on ZSM-5 zeolite | |
| Dyer | Ion-exchange properties of zeolites | |
| Milyutin et al. | Adsorption techniques for decontaminating liquid radioactive waste and radionuclide-contaminated natural water | |
| JP2016117592A (ja) | 磁化ゼオライト及びその製造方法並びにセシウムの選択特異的捕獲方法 | |
| Koshy et al. | Removal of strontium by physicochemical adsorptions and ion exchange methods | |
| KR102035801B1 (ko) | 세슘과 스트론튬의 동시 흡착을 위한 나트륨과 칼륨을 포함하는 티타늄실리케이트 흡착제 및 그 제조방법 | |
| JP5001202B2 (ja) | 環境浄化剤の製造方法 | |
| JP6470354B2 (ja) | シリコチタネート成形体及びその製造方法、シリコチタネート成形体を含むセシウム又はストロンチウムの吸着剤、及び当該吸着剤を用いる放射性廃液の除染方法 | |
| RU2537313C2 (ru) | Способ сорбционной очистки проточных промышленных сточных и питьевых вод на концентрате глауконита от катионов свинца (ii) | |
| WO2018066634A1 (ja) | 放射性セシウムを含有する放射性廃液の処理方法 | |
| Fuks et al. | Sorption of selected radionuclides from liquid radioactive waste by sorbents of biological origin: The alkaline earth alginates | |
| JP6719214B2 (ja) | オキソ酸イオン吸着剤 | |
| RU2330340C9 (ru) | Способ извлечения радионуклидов из водных растворов | |
| Fosso-Kankeu et al. | Regeneration and reuse of clinoptilolite for recovery of copper and cobalt from aqueous solutions | |
| JP2019113484A (ja) | 放射性ヨウ素含有流体の除染方法 |